尕斯聯(lián)合站5000方1#含水油罐底板腐蝕原因分析

呂偉偉 王海梅

1.江蘇勢起工程項(xiàng)目管理有限公司 連云港 222000；2.連云港市穹頂機(jī)電設(shè)備有限公司 連云港 222000

由于尕斯油區(qū)原油介質(zhì)中水的含量增加，再加上水體中CO2的含量較高，造成罐底板腐蝕嚴(yán)重，直接影響了油田聯(lián)合站含水油罐的使用安全。加強(qiáng)底板的防護(hù)，延長含水油罐的使用壽命是需要迫切解決的問題。

1 罐底板腐蝕現(xiàn)狀

尕斯庫勒油田聯(lián)合站地處海拔2800m 左右，主要為荒漠戈壁地帶。聯(lián)合站5000m31#罐內(nèi)介質(zhì)為含硫不合格原油和卸油罐中原油的混合物，儲存溫度在30～45℃。罐底板為10mm 厚的16Mn 鋼板。底板上表面采用H06- 4 環(huán)氧富鋅底漆和EP 重防腐涂料；下表面采用環(huán)氧煤瀝青涂料進(jìn)行防護(hù)。檢修時，噴砂罐底板發(fā)現(xiàn)較多腐蝕坑，大多數(shù)為針孔狀，多集中于盤管附近，局部為半球形深坑，有黃豆粒大小。罐底板上陽極塊半數(shù)以上失重在一半以上，表面腐蝕非常嚴(yán)重，詳見圖1 和圖2。

圖1 腐蝕后的陽極塊

圖2 陽極塊表面腐蝕情況

2 腐蝕原因分析

2.1 罐內(nèi)原油的情況

尕斯聯(lián)合站的原油大部分來自采油一廠尕斯油區(qū)和油砂山的含水原油。1#罐主要是儲存處理后不合格的含水原油，原油中的水含量超過8%，還有大量的S存在。尕斯庫勒油田的水型CaCl2總礦化度達(dá)1～170g/ L，Cl-含量為60～100g/ L。

2.2 腐蝕機(jī)理

原油中的主要腐蝕介質(zhì)為硫、硫化物、CO2、溶解氧、氯鹽、酸性水和氫等。H2S 在無水情況下必須在200℃以上才能與Fe 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在低溫下只有溶解于水中才有腐蝕性。低溫環(huán)境下，由于金屬表面往往存在著水或水膜，在H2S- H2O 體系中，H+、HS-、S2-和H2S 分子與金屬的腐蝕表現(xiàn)為氫去極化作用。

陽極反應(yīng)：Fe→Fe2++2e

Fe2++S- →FeS

或Fe2++HS- →FeS+H++e

陰極反應(yīng)：2H++2e→2H+H2

總反應(yīng)：H2S+Fe→FeS+H2

當(dāng)原油中Cl-含量達(dá)到一定臨界值后，就會發(fā)生點(diǎn)蝕，且濃度越高點(diǎn)蝕嚴(yán)重。此外，大量Cl-存在還容易引發(fā)縫隙腐蝕，尤其含水原油中Mg2+和Ca2+含量較高，MgCo3和CaCo3等垢物及腐蝕產(chǎn)物沉積在罐底下部，會加劇垢下腐蝕的發(fā)生。

原油中含有大量的水，水中溶解有CO2和氧。當(dāng)水中 存 在 游 離 CO2時 ， 水 呈 酸 性 ，即CO2+H2O=H++HCO3-。由于水中H+含量增多，就會產(chǎn)生氧去極化腐蝕。溫度越高，腐蝕越嚴(yán)重。CO2蝕坑呈半球形，邊緣呈陡角。罐中較大的腐蝕坑多出現(xiàn)于盤管附近。

水中的溶解氧沿著金屬表面擴(kuò)散而形成不同的電極電位，從而產(chǎn)生氧濃度差腐蝕，其腐蝕原理可用以下電極反應(yīng)說明。

陽極反應(yīng)：Fe→Fe2++2e

陰極反應(yīng)：O2+2H2O+4e→4OH-

總反應(yīng)：2Fe+O2+H2O→2Fe(OH)2

腐蝕產(chǎn)物二價鐵離子（Fe2+）不穩(wěn)定，它能和陰極區(qū)的氧繼續(xù)反應(yīng)，被氧化成三價鐵：

Fe(OH)2+1/ 4O2+1/ 2H2O→Fe(OH)3↓

原油中水的細(xì)菌和微生物（如硫氧化細(xì)菌等）也會對罐產(chǎn)生腐蝕作用。例如，在氧原子的條件下，硫酸鹽還原菌能將硫酸鹽還原成硫化物，從而促進(jìn)金屬表面的陽極離子化反應(yīng)，加速底板的腐蝕。其反應(yīng)式如下：

SO42-+8H→S2-+4H2O

Fe2++S2- →FeS↓

Fe→Fe2++2e

從以上的分析可以看出，罐底板在原油中水含有的Cl-、CO2、溶解氧和細(xì)菌的共同作用下，導(dǎo)致底板的漆膜老化破損，裸露出金屬基材；隨著沉淀物和Cl-、CO2濃度的增加，腐蝕加劇，最終出現(xiàn)腐蝕深坑。其中以Cl-、CO2腐蝕起主導(dǎo)作用，且溫度越高的地方腐蝕越嚴(yán)重。腐蝕深坑主要出現(xiàn)在盤管附近，距離盤管最近的地方腐蝕也最嚴(yán)重。

3 應(yīng)對措施

（1）罐邊布置陰極保護(hù)點(diǎn)，降低金屬腐蝕。

（2）由于高溫對腐蝕有加速作用，因此可以把盤管離罐底的距離加高，從而減少溫度的影響。

（3）在原油中加入緩蝕劑，殺滅水中的細(xì)菌及有害物質(zhì)，減少細(xì)菌對底板的腐蝕。

（4）在防腐施工中嚴(yán)格保證底板的漆膜厚度，防止有害離子穿透漆膜吸附在底板上而加速腐蝕。

（5）實(shí)行定期監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)破損點(diǎn)，采取修補(bǔ)措施，避免腐蝕加劇。若出現(xiàn)較大腐蝕坑，要采用堆焊修補(bǔ)。